摘要：本文基于MCGS（MonitorandControlGenerateSystem）組態(tài)軟件下，以水廠送水泵房監(jiān)控子系統(tǒng)為例，通過(guò)的系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，闡述了MCGS在供水行業(yè)中的一個(gè)典型應(yīng)用。本文重點(diǎn)討論了在MCGS的組態(tài)與運(yùn)行環(huán)境下，用串口同步通信的方式，對(duì)研華ADAM5000各模塊設(shè)備的組態(tài)方法和對(duì)模塊設(shè)備控制的讀寫(xiě)操作，以及對(duì)送水泵房模塊控制軟件的編程過(guò)程。
　　
　　引言
　　
　　新疆某團(tuán)場(chǎng)水廠供水規(guī)模為10萬(wàn)噸/天，多年來(lái)一直不能動(dòng)態(tài)監(jiān)控工藝流程和實(shí)時(shí)了解生產(chǎn)設(shè)備是否安全運(yùn)行，這給管理帶來(lái)了很大的不便，同時(shí)也存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。
　　
　　2009年團(tuán)部決定采用北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司的MCGS為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，建立了“水廠自動(dòng)監(jiān)控管理系統(tǒng)”，解決了以上諸多問(wèn)題。
　　
　　本文以送水泵房控制子系統(tǒng)為例，重點(diǎn)討論在MCGS的組態(tài)環(huán)境下，通過(guò)用戶窗口，采用串口通信的方式，對(duì)ADAM5000系列各模塊設(shè)備的組態(tài)方法及其各模塊設(shè)備控制的讀寫(xiě)操作，并完成送水泵房ADAM5000控制的軟件編程過(guò)程。
　　
　　1、水廠監(jiān)控系統(tǒng)的組成
　　
　　根據(jù)水廠制水工藝的要求，該水廠的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)由取水泵房子系統(tǒng)、加藥混凝子系統(tǒng)、加氯消毒子系統(tǒng)、濾池控制子系統(tǒng)、送水泵房子系統(tǒng)、變配電控制子系統(tǒng)等六部分組成。各控制子系統(tǒng)分別使用一臺(tái)ADAM5000完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理的工作。MCGS與各子系統(tǒng)的ADAM5000用串口同步通信的方式（RS232/RS485）采集數(shù)據(jù)，或把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的控制與操作，水廠自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。　　
　　2、MCGS的組態(tài)與運(yùn)行
　　
　　2.1MCGS的組態(tài)與運(yùn)行環(huán)境
　　
　　MCGS是能夠在Microsoft各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行的開(kāi)發(fā)工具，MCGS的體系結(jié)構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分組成（見(jiàn)圖2）。運(yùn)行時(shí)，MCGS通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、處理，并以動(dòng)畫(huà)顯示、流程控制、報(bào)警處理和報(bào)表輸出等方式，方便值班人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。　　
　　2.2ADAM5000設(shè)備組態(tài)方法
　　
　　設(shè)備窗口是MCGS與作為測(cè)控對(duì)象的外部設(shè)備建立的后臺(tái)作業(yè)環(huán)境，MCGS把實(shí)際的外部設(shè)備分為獨(dú)立的設(shè)備（是指可獨(dú)立工作、完成特定數(shù)據(jù)輸入輸出功能的設(shè)備）、父設(shè)備（是指本身不直接處理數(shù)據(jù)輸入輸出，但起到管理其他設(shè)備工作的設(shè)備）和子設(shè)備（是指本身具有處理數(shù)據(jù)輸入輸出的功能，但只有和對(duì)應(yīng)的父設(shè)備一起才構(gòu)成完整工作系統(tǒng)的設(shè)備）。
　　
　　在MCGS的設(shè)備窗口，首先從設(shè)備構(gòu)件箱里選擇智能模塊構(gòu)件，配置到窗口內(nèi)，再根據(jù)ADAM5000系列各模塊設(shè)備的類型和特征，選擇串口同步通信方式，也就是說(shuō)串口通信父設(shè)備下掛接多個(gè)通信子設(shè)備的一種通信處理機(jī)制，通過(guò)以父設(shè)備形式與外部實(shí)際ADAM5000設(shè)備建立傳輸通道連接，再設(shè)置ADAM5000各模塊相關(guān)的屬性；然后通過(guò)設(shè)備構(gòu)件把外部ADAM5000各模塊同步采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，或把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)輸出到外部ADAM5000各模塊設(shè)備，根據(jù)有關(guān)信息以事件的方式發(fā)送給系統(tǒng)的其他部分，進(jìn)行控制運(yùn)算和流程調(diào)度，實(shí)現(xiàn)MCGS系統(tǒng)對(duì)外部ADAM5000各模塊設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。
　　
　　送水泵房的應(yīng)用控制程序在MCGS軟件平臺(tái)上的控制策略中進(jìn)行開(kāi)發(fā)，變量存放在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，完成設(shè)備組態(tài)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)送水泵房機(jī)泵的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。
　　
　　2.3MCGS對(duì)ADAM5000各模塊控制的讀寫(xiě)操作過(guò)程
　　
　　運(yùn)行時(shí)，MCGS采用ActiveDLL構(gòu)件的方式來(lái)構(gòu)建設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，通過(guò)規(guī)范的OLE接口掛接到MCGS中，使其構(gòu)成一個(gè)整體，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和MCGS運(yùn)行在同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)，來(lái)支持程序之間的數(shù)據(jù)交換，也可用于實(shí)現(xiàn)不同軟件之間的相互操作。在MCGS中要操作ADAM5000各模塊設(shè)備，必須首先確保對(duì)應(yīng)的ADAM5000設(shè)備己選入設(shè)備工具箱，在設(shè)備構(gòu)件管理工具中，登記選擇需要使用的ADAM5000各模塊設(shè)備。
　　
　　MCGS首先檢查該ADAM5000模塊設(shè)備是否滿足接口要求，同時(shí)調(diào)用該模塊設(shè)備的接口函數(shù)（GetDevName），然后依次調(diào)用接口函數(shù)（InitINewDev），并對(duì)ADAM5000各模塊設(shè)備的屬性進(jìn)行初始化設(shè)置，讀取屬性函數(shù)（DevType），確定模塊的類型（0為父設(shè)備）；再讀取屬性函數(shù)（DevStyle），確定ADAM5000各模塊設(shè)備的類別為子設(shè)備（對(duì)子設(shè)備應(yīng)設(shè)置成父設(shè)備構(gòu)件的類別），返回模塊設(shè)備的類型名稱，該類型名稱zui后顯示在設(shè)備工具箱中，用于標(biāo)示對(duì)應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件。
　　
　　打開(kāi)設(shè)備屬性窗口，設(shè)置ADAM5000模塊的屬性，即定義ADAM5000模塊的通道，也就是建立設(shè)備構(gòu)件的通道與ADAM5000內(nèi)部的連接關(guān)系。當(dāng)操作人員在用戶窗口畫(huà)而按對(duì)應(yīng)的按鈕時(shí)，MCGS調(diào)用接口函數(shù)（SetDevPage）驅(qū)動(dòng)ADAM5000設(shè)備（應(yīng)用控制程序的原代碼己寫(xiě)入控制策略中）；MCGS通過(guò)調(diào)用接口函數(shù)（GetChlType）讀取設(shè)備的通道信息，并顯示通道連接狀態(tài)，根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)MCGS系統(tǒng)對(duì)外部ADAM5000模塊的實(shí)時(shí)控制。送水泵房的用戶窗口如圖3所示。
　　
　　3、ADAM5000控制軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
　　
　　3.1送水泵房的工藝流程
　　
　　送水泵房為“水廠自動(dòng)化監(jiān)控管理系統(tǒng)”中的一個(gè)部分，其主要設(shè)備有五臺(tái)離心式5605-44/1870/49型送水泵，其中1#～5#送水泵為定速泵，配用Y450-36/4/440型電機(jī)。每臺(tái)送水泵配一臺(tái)出水電動(dòng)閥、一個(gè)吊水電磁閥；兩臺(tái)立式潛水泵（排水用）；兩臺(tái)真空泵（送水泵真空吊水用）。此外，設(shè)備還有12個(gè)高壓開(kāi)關(guān)柜、16個(gè)低壓配電柜、兩臺(tái)800kVA變壓器（一主一備）、二臺(tái)超聲波流量計(jì)、一臺(tái)pH計(jì)、一臺(tái)余氯分析儀、六臺(tái)電容式水位計(jì)、二臺(tái)壓力計(jì)等。　　
　　離心式送水泵在清水池水位有效水深1.8m以上時(shí)，為自灌式；1.8m以下需進(jìn)行真空吊水。根據(jù)清水池的水位、服務(wù)壓力和流量參數(shù)的要求，確定水泵開(kāi)停臺(tái)數(shù)；然后把機(jī)泵的運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)地返回給MCGS，同時(shí)把測(cè)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提供給水廠調(diào)度；排水泵、真空泵的啟停，由本車間的操作人員根據(jù)集水井水位和真空吊水的要求來(lái)決定。
　　
　　3.2送水泵房的控制流程
　　
　　送水泵房?jī)?nèi)的機(jī)泵控制，采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制方式和自動(dòng)控制方式。當(dāng)開(kāi)泵指令發(fā)出后，系統(tǒng)根據(jù)取水泵房的開(kāi)機(jī)情況、清水池水位的高低以及出廠水的壓力來(lái)決定是否啟動(dòng)水泵，若以上情況符合開(kāi)機(jī)，則啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，打開(kāi)對(duì)應(yīng)的出水閥門(mén)。
　　
　　水泵若未能按程序操作，則報(bào)警。若水泵電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障，自動(dòng)關(guān)閉對(duì)應(yīng)的閥門(mén)，并發(fā)出故障信號(hào)，同時(shí)備用泵自行投入運(yùn)行。若接到關(guān)泵指令，先關(guān)閉對(duì)應(yīng)出水閥門(mén)，水泵再停止運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，每次增開(kāi)水泵時(shí)，以運(yùn)行流量、且滿足出廠壓力的機(jī)泵投入運(yùn)行為標(biāo)準(zhǔn)；減少運(yùn)行水泵時(shí)，以運(yùn)行流量大、超過(guò)出廠壓力多的機(jī)泵退出運(yùn)行為標(biāo)準(zhǔn)。送水泵房子系統(tǒng)PLC的控制流程如圖3所示。
　　
　　4、結(jié)論
　　
　　系統(tǒng)采用MCGS與ADAM模塊相結(jié)合的方式，對(duì)水廠的工藝流程和設(shè)備的進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，大大提高了管理效率，節(jié)約了經(jīng)費(fèi)，經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)行，作為子系統(tǒng)的送水泵房監(jiān)控系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)送水泵房的機(jī)泵設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。整個(gè)系統(tǒng)對(duì)取水泵房、加藥房、沉淀池、濾池、沖洗泵房的工藝流程、排泥行車的運(yùn)行狀況及排泥虹吸的形成與破壞也實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控。至今，系統(tǒng)運(yùn)行情況可靠、穩(wěn)定。